JP2010218187A - 製造条件調整装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとして採用する。この品質指標データが大きく(または小さく)なれば、トレードオフ関係にある品質検査データは全て好ましいデータになるように重みにより調整されているため、この品質検査についての潜在変数を用いるPLS回帰式を解析すればトレードオフ関係を排除して製造条件を決定することが可能となる。
【選択図】図1
Description
データ処理部と、
複数の工程を経て製品を製造する製品製造工程のぞれぞれの工程毎の設定条件値や計測値を表す製造因子データと、完成された製品についての品質を表す複数の品質検査データと、が登録される製造情報データベースが構築されており、前記データ処理部によりデータの読み書きが行なわれる記憶部と、
前記データ処理部へ入力がなされる入力部と、
前記データ処理部から出力がなされる出力部と、
を有し、製造因子データおよび品質検査データに基づいて解析し、この品質検査データを目標に近づけるような新たな製造条件を提示する製造条件調整装置であって、
このデータ処理部は、
前記入力部から入力された過去の実績に係る複数の製造因子データおよび複数の品質検査データを製造情報データベースに登録する製造情報収集手段と、
複数の製造因子データを用いて製造因子データ行列Xgを生成する製造因子データ行列生成手段と、
複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとし、複数の品質指標データにより品質指標データ行列Φgを生成する品質指標データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をΦ、および、潜在変数行列をTとし、X=TPT+E、Φ=TQ+FとするPLS(Partial Least Square:部分的最小二乗法)回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質指標データ行列Φgを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを算出する条件設定用PLS演算手段と、
回帰係数データ行列Qから潜在変数行列Tの中で品質指標と相関が高い潜在変数を判定し、この判定された潜在変数についてのローディングベクトルデータ行列PTに応じて製造因子の調整内容を決定する製造条件決定手段と、
決定された製造因子の調整内容を出力部を通じて提示する製造条件提示手段と、
を備えることを特徴とする。
データ処理部と、
複数の工程を経て製品を製造する製品製造工程のぞれぞれの工程毎の設定条件値や計測値を表す製造因子データと、完成された製品についての品質を表す複数の品質検査データと、が登録される製造情報データベースが構築されており、前記データ処理部によりデータの読み書きが行なわれる記憶部と、
前記データ処理部へ入力がなされる入力部と、
前記データ処理部から出力がなされる出力部と、
を有し、製造因子データおよび品質検査データに基づいて解析し、この品質検査データを目標に近づけるような新たな製造条件を提示する製造条件調整装置であって、
このデータ処理部は、
前記入力部から入力された過去の実績に係る複数の製造因子データおよび複数の品質検査データを製造情報データベースに登録する製造情報収集手段と、
複数の製造因子データを用いて製造因子データ行列Xgを生成する製造因子データ行列生成手段と、
複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとし、複数の品質指標データにより品質指標データ行列Φgを生成する品質指標データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をΦ、および、潜在変数行列をTとし、X=TPT+E、Φ=TQ+FとするPLS回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質指標データ行列Φgを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを算出する条件設定用PLS演算手段と、
回帰係数データ行列Qから潜在変数行列の中で品質指標と相関が高い潜在変数を判定し、この判定された潜在変数についてのローディングベクトルデータ行列PTに応じて製造因子の増減を決定し、また、製造因子の平均値と製造因子の標準偏差とに基づいて製造因子の設定量を決定し、決定された製造因子の増減と設定量とにより製造因子を決定する製造条件決定手段と、
決定された製造因子を出力部を通じて提示する製造条件提示手段と、
を備えることを特徴とする。
データ処理部と、
複数の工程を経て製品を製造する製品製造工程のぞれぞれの工程毎の設定条件値や計測値を表す製造因子データと、完成された製品についての品質を表す複数の品質検査データと、が登録される製造情報データベースが構築されており、前記データ処理部によりデータの読み書きが行なわれる記憶部と、
前記データ処理部へ入力がなされる入力部と、
前記データ処理部から出力がなされる出力部と、
を有し、製造因子データおよび品質検査データに基づいて解析し、この品質検査データを目標に近づけるような新たな製造条件を提示する製造条件調整装置であって、
このデータ処理部は、
前記入力部から入力された過去の実績に係る複数の製造因子データおよび複数の品質検査データを製造情報データベースに登録する製造情報収集手段と、
複数の製造因子データを用いて製造因子データ行列Xgを生成する製造因子データ行列生成手段と、
複数の品質検査データを用いて品質検査データ行列Ygを生成する品質検査データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をY、および、潜在変数行列をUとし、X=URT+E、Y=UST+FとするPLS回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質検査データ行列Ygを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列RTおよび回帰係数データ行列STを算出するとともに予測モデルを決定する予測モデル生成手段と、
複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとし、複数の品質指標データにより品質指標データ行列Φgを生成する品質指標データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をΦ、および、潜在変数行列をTとし、X=TPT+E、Φ=TQ+FとするPLS回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質指標データ行列Φgを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを算出する条件設定用PLS演算手段と、
回帰係数データ行列Qから潜在変数行列の中で品質指標と相関が高い潜在変数を判定し、この判定された潜在変数についてのローディングベクトルデータ行列PTに応じて製造因子の増減を決定し、また、製造因子の平均値と製造因子の標準偏差とに基づいて製造因子の設定量を決定し、決定された製造因子の増減と設定量とにより製造因子を決定する製造条件決定手段と、
製造条件決定手段で決定された製造因子を表す製造因子データを用いて、予測モデルのローディングベクトルデータ行列RTおよび回帰係数データ行列STに基づき品質検査データを予測・生成し、製造品質を予測する品質推定手段と、
製造品質が所定目標に到達するまで品質指標データ行列生成手段、条件設定用PLS演算手段、製造条件決定手段および品質推定手段を繰り返すように判定する判定手段と、
製造品質が所定目標に到達して決定された製造因子を出力部を通じて提示する製造条件提示手段と、
を備えることを特徴とする。
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記重み係数データは、複数の品質検査データ間のトレードオフを考慮し、複数の品質検査データの望ましい増減を設定する重みづけを表すデータであることを特徴とする。
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記製造情報データベースに登録される前記製造因子データおよび前記品質検査データは、それぞれ予め平均および標準偏差を用いて統計的に正規化されたデータであることを特徴とする。
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記出力部は、複数の工程n用加工装置の全てに設置されてデータ処理部と通信するようになされており、複数の工程n用加工装置のそれぞれにデータ処理部から送信された製造因子データを設定し、
複数の工程n用加工装置は、それぞれ調整された製造条件で製造することを特徴とする。
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記入力部は、複数の工程n用加工装置の全てに設置されてデータ処理部と通信するようになされており、計測や設定により製造因子データおよび品質検査データを取得してデータ処理部へ送信し、
前記データ処理部は、収集した前記製造因子データおよび前記品質検査データを製造物毎に記録管理する製造情報データベースに入力し、
前記出力部は、複数の工程n用加工装置の全てに設置されてデータ処理部と通信するようになされており、複数の工程n用加工装置のそれぞれにデータ処理部から送信された製造因子データを設定し、
複数の工程n用加工装置は、それぞれ調整された製造条件で製造することを特徴とする。
出力部3は、ディスプレイ装置などであり、データ処理部10から出力されたデータにより画面表示がなされる。
最終検査では、製造品質を決定する複数の品質検査データy1、y2、・・・、ydを取得する。例えば、製品の厚さ、製品の電気抵抗値、出力値のリニアリティというようなデータである。
また、図示しないが、入力部2に各工程の装置および最終検査装置を接続し、製造情報収集手段101は、現在製造している製品の製造因子データおよび品質検査データを入力部2から受け取り、製造情報データベース21に登録することもできる。
製造製品番号1の製造因子データx1(1)、x2(1)、x3(1)、・・・、xe(1)、
製造製品番号2の製造因子データx1(2)、x2(2)、x3(2)、・・・、xe(2)、
製造製品番号3の製造因子データx1(3)、x2(3)、x3(3)、・・・、xe(3)、
、・・・・、
製造製品番号Nの製造因子データx1(N)、x2(N)、x3(N)、・・・、xe(N)
である。
これら製造因子データは過去の製造時に得られた数値である。
ここに一行で同じ製造時における各工程の製造因子データを表している。また、一列で同じ工程における製造別の製造因子データを表している。実際は具体的な数値として表されることとなる。データ処理部10は、この製造因子データ行列Xgを解析情報データベース22に登録する。
製造製品番号1の品質検査データy1(1)、y2(1)、y3(1)、・・・、yd(1)、
製造製品番号2の品質検査データy1(2)、y2(2)、y3(2)、・・・、yd(2)、
製造製品番号3の品質検査データy1(3)、y2(3)、y3(3)、・・・、yd(3)、
、・・・・、
製造製品番号Nの品質検査データy1(N)、y2(N)、y3(N)、・・・、yd(N)
である。
これら品質検査データは過去の製造時に得られた数値である。
なお、重み係数データνは、例えばシステム管理者が入力部2から入力し、記憶部20の図1に図示しない記憶領域に記憶しておくことができる。
y1(1)〜yd(1)について品質指標データφ(1)、
y1(2)〜yd(2)について品質指標データφ(2)、
y1(3)〜yd(3)について品質指標データφ(3)、
・・・、
y1(N)〜yd(N)について品質指標データφ(N)、
を取得する。このように予め平均と標準偏差に基づき統計的に正規化される。これにより、作成する線形モデルがオフセットを持たず、部分的最小二乗法が適切に利用可能となる。
なお、予め製造因子データxや品質検査データyが正規化されている場合には、図4(c)に示すような式とし、−1から1の値をとる重み係数データνとの積和を新しい品質指標データφとしてもよい。
そして、これらデータを正規化しないで図4(b)の式を採用するか、データを正規化して図4(c)の式を採用するか、のどちらを採用するかについては、本形態のみならず後述する他の形態においても共に適用可能であるが、本形態では、図4(b)や数2の式を採用するものとして以下説明する。
まず、PLS回帰式は以下のようになる。
この係数の算出では、品質指標と潜在変数との相関関係の強弱を表す係数を算出するものである。まず、m=1として係数を算出する。PLS回帰式を数4の形式で定義するとPLS回帰式は数5のようになり、算出式は数6のようになる。
このように品質を改善するための製造因子の変化方向の候補を1つ以上製造担当者へ提示すると、提示されたローディングベクトルに基づき、必要に応じて候補の中から受け入れやすい候補を選択し、製造工程の製造条件を設定し、工程へ反映させることにより、製品の最終品質を改善することができる。
さらには製造因子の変化方向の候補のみとしても良い。例えば、「製造因子:X1、推奨変化方向:大きく」というものがX1からX7まで表示されるというものである。
製造製品番号1の品質検査データy1(1)、y2(1)、y3(1)、・・・、yd(1)、
製造製品番号2の品質検査データy1(2)、y2(2)、y3(2)、・・・、yd(2)、
製造製品番号3の品質検査データy1(3)、y2(3)、y3(3)、・・・、yd(3)、
、・・・・、
製造製品番号Nの品質検査データy1(N)、y2(N)、y3(N)、・・・、yd(N)
である。
これら品質検査データは過去の製造時に得られた数値である。
まず、PLSモデルは以下のようになる。
この係数の算出では、品質検査値と潜在変数との相関関係の強弱を表す係数を算出するものである。まず、m=1として係数を算出する。PLSモデルを数16の形式で定義すると算出式は数17のようになる。
データ処理部10は、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを順次解析情報データベース22に登録する。
図11にも示すが、判別された説明変数の品質改善の変化方向の候補を表すローディングベクトルデータpに基づき、調整係数αを入力部2によって調整可能な正の係数として入力し、製造因子xの設定候補データx*を、説明変数の平均データE(x)+ローディングベクトルデータp×説明変数の標準偏差データσ(x)×調整係数αとして決定する。αは適当な正の係数であるように設定される。なお、調整係数αは予め設定登録するものとし、入力をしないようにしてもよい。最終的に変化候補値により決定された新しい製造因子を製造因子データXhとする
求められた製造因子データXhと品質検査データYhとを例えばX(1)、Y(1)と入れ換えて新たな製造因子データXgや品質検査データYhを生成してから、品質指標データ行列生成手段103、条件設定用PLS演算手段104、製造条件決定手段105、品質推定手段109を繰り返し行い、品質指標の改善が収束したときや所定目標に到達したときや所定回数の繰り返しを終えたときの製造因子データで製造条件を確定し、製造条件提示手段106へ移行する。
1:データ管理用コンピュータ
10:データ処理部
20:記憶部
2:入力部
3:出力部
4:工程1用加工装置
5:工程2用加工装置
n:工程e用加工装置
Claims (7)
- データ処理部と、
複数の工程を経て製品を製造する製品製造工程のぞれぞれの工程毎の設定条件値や計測値を表す製造因子データと、完成された製品についての品質を表す複数の品質検査データと、が登録される製造情報データベースが構築されており、前記データ処理部によりデータの読み書きが行なわれる記憶部と、
前記データ処理部へ入力がなされる入力部と、
前記データ処理部から出力がなされる出力部と、
を有し、製造因子データおよび品質検査データに基づいて解析し、この品質検査データを目標に近づけるような新たな製造条件を提示する製造条件調整装置であって、
このデータ処理部は、
前記入力部から入力された過去の実績に係る複数の製造因子データおよび複数の品質検査データを製造情報データベースに登録する製造情報収集手段と、
複数の製造因子データを用いて製造因子データ行列Xgを生成する製造因子データ行列生成手段と、
複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとし、複数の品質指標データにより品質指標データ行列Φgを生成する品質指標データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をΦ、および、潜在変数行列をTとし、X=TPT+E、Φ=TQ+FとするPLS(Partial Least Square:部分的最小二乗法)回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質指標データ行列Φgを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを算出する条件設定用PLS演算手段と、
回帰係数データ行列Qから潜在変数行列Tの中で品質指標と相関が高い潜在変数を判定し、この判定された潜在変数についてのローディングベクトルデータ行列PTに応じて製造因子の調整内容を決定する製造条件決定手段と、
決定された製造因子の調整内容を出力部を通じて提示する製造条件提示手段と、
を備えることを特徴とする製造条件調整装置。 - データ処理部と、
複数の工程を経て製品を製造する製品製造工程のぞれぞれの工程毎の設定条件値や計測値を表す製造因子データと、完成された製品についての品質を表す複数の品質検査データと、が登録される製造情報データベースが構築されており、前記データ処理部によりデータの読み書きが行なわれる記憶部と、
前記データ処理部へ入力がなされる入力部と、
前記データ処理部から出力がなされる出力部と、
を有し、製造因子データおよび品質検査データに基づいて解析し、この品質検査データを目標に近づけるような新たな製造条件を提示する製造条件調整装置であって、
このデータ処理部は、
前記入力部から入力された過去の実績に係る複数の製造因子データおよび複数の品質検査データを製造情報データベースに登録する製造情報収集手段と、
複数の製造因子データを用いて製造因子データ行列Xgを生成する製造因子データ行列生成手段と、
複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとし、複数の品質指標データにより品質指標データ行列Φgを生成する品質指標データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をΦ、および、潜在変数行列をTとし、X=TPT+E、Φ=TQ+FとするPLS回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質指標データ行列Φgを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを算出する条件設定用PLS演算手段と、
回帰係数データ行列Qから潜在変数行列の中で品質指標と相関が高い潜在変数を判定し、この判定された潜在変数についてのローディングベクトルデータ行列PTに応じて製造因子の増減を決定し、また、製造因子の平均値と製造因子の標準偏差とに基づいて製造因子の設定量を決定し、決定された製造因子の増減と設定量とにより製造因子を決定する製造条件決定手段と、
決定された製造因子を出力部を通じて提示する製造条件提示手段と、
を備えることを特徴とする製造条件調整装置。 - データ処理部と、
複数の工程を経て製品を製造する製品製造工程のぞれぞれの工程毎の設定条件値や計測値を表す製造因子データと、完成された製品についての品質を表す複数の品質検査データと、が登録される製造情報データベースが構築されており、前記データ処理部によりデータの読み書きが行なわれる記憶部と、
前記データ処理部へ入力がなされる入力部と、
前記データ処理部から出力がなされる出力部と、
を有し、製造因子データおよび品質検査データに基づいて解析し、この品質検査データを目標に近づけるような新たな製造条件を提示する製造条件調整装置であって、
このデータ処理部は、
前記入力部から入力された過去の実績に係る複数の製造因子データおよび複数の品質検査データを製造情報データベースに登録する製造情報収集手段と、
複数の製造因子データを用いて製造因子データ行列Xgを生成する製造因子データ行列生成手段と、
複数の品質検査データを用いて品質検査データ行列Ygを生成する品質検査データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をY、および、潜在変数行列をUとし、X=URT+E、Y=UST+FとするPLS回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質検査データ行列Ygを各々XおよびYとみなして、ローディングベクトルデータ行列RTおよび回帰係数データ行列STを算出するとともに予測モデルを決定する予測モデル生成手段と、
複数の品質検査データとこれら複数の品質検査データの重みをそれぞれ設定する重み係数データとの内積(両値の積和)を品質指標データとし、複数の品質指標データにより品質指標データ行列Φgを生成する品質指標データ行列生成手段と、
説明変数行列をX、目的変数行列をΦ、および、潜在変数行列をTとし、X=TPT+E、Φ=TQ+FとするPLS回帰式に対して、製造因子データ行列Xgおよび品質指標データ行列Φgを各々XおよびΦとみなして、ローディングベクトルデータ行列PTおよび回帰係数データ行列Qを算出する条件設定用PLS演算手段と、
回帰係数データ行列Qから潜在変数行列の中で品質指標と相関が高い潜在変数を判定し、この判定された潜在変数についてのローディングベクトルデータ行列PTに応じて製造因子の増減を決定し、また、製造因子の平均値と製造因子の標準偏差とに基づいて製造因子の設定量を決定し、決定された製造因子の増減と設定量とにより製造因子を決定する製造条件決定手段と、
製造条件決定手段で決定された製造因子を表す製造因子データを用いて、予測モデルのローディングベクトルデータ行列RTおよび回帰係数データ行列STに基づき品質検査データを予測・生成し、品質検査データから製造品質を予測する品質推定手段と、
製造品質が所定目標に到達するまで品質指標データ行列生成手段、条件設定用PLS演算手段、製造条件決定手段および品質推定手段を繰り返すように判定する判定手段と、
製造品質が所定目標に到達して決定された製造因子を出力部を通じて提示する製造条件提示手段と、
を備えることを特徴とする製造条件調整装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記重み係数データは、複数の品質検査データ間のトレードオフを考慮し、複数の品質検査データの望ましい増減を設定する重みづけを表すデータであることを特徴とする製造条件調整装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記製造情報データベースに登録される前記製造因子データおよび前記品質検査データは、それぞれ予め平均および標準偏差を用いて統計的に正規化されたデータであることを特徴とする製造条件調整装置。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記出力部は、複数の工程n用加工装置の全てに設置されてデータ処理部と通信するようになされており、複数の工程n用加工装置のそれぞれにデータ処理部から送信された製造因子データを設定し、
複数の工程n用加工装置は、それぞれ調整された製造条件で製造することを特徴とする製造条件調整装置。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の製造条件調整装置において、
前記入力部は、複数の工程n用加工装置の全てに設置されてデータ処理部と通信するようになされており、計測や設定により製造因子データおよび品質検査データを取得してデータ処理部へ送信し、
前記データ処理部は、収集した前記製造因子データおよび前記品質検査データを製造物毎に記録管理する製造情報データベースに入力し、
前記出力部は、複数の工程n用加工装置の全てに設置されてデータ処理部と通信するようになされており、複数の工程n用加工装置のそれぞれにデータ処理部から送信された製造因子データを設定し、
複数の工程n用加工装置は、それぞれ調整された製造条件で製造することを特徴とする製造条件調整装置。
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